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静止图像数字水印的盲检测算法研究

胡玲娜  
【摘要】: 静止图像数字水印的盲检测技术在对原始载体信息、水印信息、水印嵌入提取方法与密码等基本条件一无所知的情况下,对疑似图像实施水印存在性及其相关信息的盲检测。本论文针对静止图像不同类型数字水印算法提出多个盲检测算法,并对所提出算法进行详细的性能分析和计算机仿真验证。主要研究内容及成果如下: 第一,研究针对静止图像最低有效位(LSB)数字水印的盲检测算法。提出两种静止图像的盲检测算法。基于统计特性的盲检测算法借助图像工程理论,针对LSB替换嵌入算法,利用像素及其周围像素间的拉普拉斯值,推导了待测图像中水印信息的长度计算公式。算法对集中嵌入与分散嵌入的水印信息均有较好的检测效果,低嵌入率时仍能保证较高检出率。基于图像分割的盲检测算法利用水印实际嵌入的局部性,对待测图像进行分割,研究区域最小生成树中节点的度的分布,根据Fisher鉴别准则对待测图像实现数字水印盲检测。算法对替换嵌入与匹配嵌入的水印信息检测效果良好。 第二,研究针对静止图像离散余弦变换(DCT)数字水印的盲检测算法。提出基于随机共振理论的盲检测算法。算法利用随机共振原理,通过吸收外界能量补充待测信息能量,放大DCT系数统计参数在水印嵌入前后的变化,选择其中变化程度较大的参数构成样本矢量,为使用支持向量机(SVM)算法实现盲检测做准备。最后在SVM算法的基础上,对集中嵌入与分散嵌入的两种常见DCT数字水印实现盲检测。仿真结果表明,该算法在嵌入强度较低时能够保证较好的检测效果。 第三,研究针对静止图像离散小波变换(DWT)数字水印的盲检测算法。提出基于核Fisher鉴别分析(KFDA)理论的盲检测算法。算法借鉴静止图像DCT数字水印盲检测的研究成果,首先将待测信息通过随机共振系统,对其中微弱信号进行放大。然后计算并选取能够表征待测信息统计特征的样本矢量,最后选择KFDA理论实现盲检测。理论分析和仿真结果表明,算法有效提高了低嵌入强度下数字水印的盲检测率,同时大幅降低了虚警率。 第四,研究基于数字水印及其检测理论的手持数字视频广播(DVB-H)网络发射机识别算法。其中空域识别算法将数字水印信号直接嵌入DVB-H发射机中,接收端通过检测嵌入的水印信息识别发射机。算法简单易实现,误码率(BER)性能显示由水印信息引入的失真可以忽略不计。频域识别算法将水印信息嵌入在DVB-H系统频域信号中,接收端以迭代反馈方式提取水印信号,识别发射机状态。频域识别算法较大程度改善了空域识别算法对系统的依赖性。根据水印检测理论,两种算法在嵌入强度较低的无线环境中均能检测出嵌入信息,并一定程度提高发射器的峰均比(PAPR)性能。尽管添加了额外信息,频谱利用率保持不变。


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